Kapsamlı Analizlere Rağmen Fermi Baloncukları Tüm Açıklamalara Meydan Okuyor!

Stanford'dan ve Enerji Bakanlığı'nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarından bilim insanları NASA'nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskopu'nun dört yıllık verilerini çözümleyerek ve yürüttükleri diğer deneylerin de sonuçlarının yardımıyla galaksimizin alt ve üstünde binlerce ışık yılı boyunca yükselen iki baloncuğun günümüze dek yapılmış en ayrıntılı portresini oluşturdular.

En yoğun olarak yüksek enerjili gama ışınları frekanslarında yayılım yapan baloncuklar dört yıl önce Fermi Laboratuvarının temel cihazı Büyük Alan Teleskopu'ndan edinilen verileri inceleyen Douglas Finkbeiner önderliğindeki bir grup Harvard astrofizikçisi tarafından keşfedildiler.

Kavli Parçacık Astrofiziği ve Kozmolojisi Enstitüsü'nde (KIPAC) doktora sonrası araştırmacı olarak çalışan ve çözümlemeyi yürüten grubun liderlerinden Dmitry Malyshev, Astrophysical Journal'da yayınlanmak üzere kabul edilen bir makalede ayrıntılandırdıkları baloncuk portresinin birçok kafa karıştırıcı niteliği ortaya çıkardığını söylüyor.

Örneğin baloncukların dış çizgileri oldukça belirgin duruyor ve baloncuklar galaksinin merkezine vidalanmış 30.000 ışık yılı boyunda ampuller gibi devasa yüzeylerinden oldukça homojen şekilde gama ışınları yayıyorlar.

Bir başka bilmece de boyutları: Fermi baloncuklarının en uzak uçları en yüksek enerjili gama ışınlarını yayıyorlar ama galaksiden bu kadar uzakta bunun gerçekleşebilmesi için fark edilebilir bir neden görünmüyor.

Son olarak, galaksi düzlemine en yakın bölümler mikrodalga frekanslarında da ışıyorken baloncukların yaklaşık üçte ikisine ulaşıldığında mikrodalga yayılımı gücünü yitiriyor ve sadece gama ışınları algılanabiliyor. Bir diğer KIPAC doktora sonrası araştırmacısı ve Malyshev'le birlikte grubun diğer lideri Anna Franckowiak bunun bilinen diğer galaktik baloncuklardan farklı olduğunu ve araştırmacıların işlerini daha da zorlaştırdığını belirtiyor. Franckowiak şunları ekliyor: “Fermi baloncuklarının galaktik düzlemden uzakta başka dalga boylarında bilinen benzerleri olmadığından, ipuçları için tek inceleyebileceğimiz bu gama ışınları.”

Baloncukları ne şişirdi? 

İlk keşiflerinin hemen ardından kuramsal fizikçiler baloncukların olası nedenleri hakkında çeşitli açıklamalar öne sürdüler. Örneğin bir görüş, galaksimizin merkezindeki kara delikten püskürtülen devasa ivmelendirilmiş madde akımları tarafından meydana getiriliyor olabileceklerini öne sürüyor. Öte yandan aynı kara deliğin hemen civarında bol miktarda bulunan gazlardan doğmuş bir grup dev yıldızın yaklaşık olarak aynı zamanlarda süper nova olarak patlamalarından oluşmuş olabilecekleri de düşünülüyor. Malyshev şöyle söylüyor:

Baloncukları açıklayan pek çok model var ama hiçbiri mükemmel değil. Baloncuklar hala oldukça esrarengiz.

Portreyi oluşturmak kolay olmadı. Franckowiak şöyle söylüyor:

Modelleme oldukça ince bir işti. Baloncukları açık seçik görebilmek için öncelikle ön plandaki tüm gama ışını yayınımlarının etkisini yok etmemiz gerekti.

Yeryüzündeki çoğu teleskobun bakış noktasından en yüksek enerjili olanlar hariç diğer tüm gama ışını yayılımı atmosfer tarafından engelleniyor. Fermi gibi yörüngeye oturtulmuş gama ışını gözlemevleri çağı başlayıncaya dek bilim insanları yeryüzü ötesi gama ışınlarının ne kadar yaygın olduğunun farkında değillerdi. Aynı uzak yıldızların görünür ışık için birer kaynak olması gibi pulsarlar, diğer galaksilerdeki süper kütleli kara delikler ve süpernovalar da gama ışınları için kaynak sağlıyordu ve tüm bu gama ışınlarının Fermi'nin topladığı verilerden ayıklanması gerekliydi. Ayıklaması en zor olan ise kozmik ışınların yıldızlar arası parçacıklarla etkileşimi sonucu oluşan ve tüm galaksiyi bir gama ışını sisi şeklinde dolduran dağınık haldeki gama ışını yayılımı olmuş.

Franckowiak şöyle söylüyor:

"Bütün bu etkileri ayıklamak yine de baloncukları ortadan kaldıramadı. Baloncuklar orada ve gayet belirgin duruyorlar. Bir diğer deyişle Fermi verilerinden diğer gama ışını kaynaklarını ayıklamakla baloncuklar yok olmadılar, aksine daha belirgin olarak ortaya çıktılar."

Franckowiak'a göre baloncukların nedeni hakkında daha fazla fikir sahibi olabilmek için daha çok veri toplamak gerekiyor. Daha sonra da şunları ekliyor Franckowiak:

Baloncukları galaksi merkezine daha yakın noktalarda daha iyi gözlemleyebilmek oldukça ilginç olurdu. Ancak galaksinin kendi gama ışını yayınımı o kadar güçlü ki bu ayıklama işi konusunda çok daha iyileşmemiz gerekiyor.

Fermi şu sıralar Franckowiak'ın istediği verileri toplamakla meşgul, ancak şu an için daha birçok yanıtlanamamış soru olduğu konusunda her iki araştırmacı da hemfikirler.